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기린은 왜 잠을 거의자지않는지 궁금합니다
안녕하세요. 기린이 하루 평균 약 2시간 정도만 잠을 자는 이유는 생태적, 신체적, 행동적 요인과 관련이 있습니다. 우선 기린은 아프리카 사바나와 같은 개방된 환경에서 살아갑니다. 이곳은 사자, 표범 등 대형 포식자들이 활동하는 지역입니다. 기린은 크고 눈에 잘 띄는 동물이기 때문에, 장시간 잠을 자는 것은 생존에 큰 위험을 초래할 수 있습니다. 기린은 경계를 유지하고 포식자가 접근할 경우 빠르게 반응할 수 있도록 짧은 시간 동안 얕은 잠을 잡니다. 또한 기린은 포유류 중에서도 수면 요구량이 매우 적은 동물 중 하나입니다. 다른 동물과 마찬가지로 기린도 렘(REM) 수면이 필요하지만, 이는 짧고 간헐적으로 이루어집니다. 다음으로, 기린의 긴 목은 높은 혈압을 유지해야 뇌로 혈액을 공급할 수 있습니다. 만약 장시간 누워서 잠을 잔다면 혈류 조절이 어려워질 수 있어 수면 시간을 짧게 유지합니다. 기린은 초식 동물로, 하루 대부분을 먹이(특히 나뭇잎)를 먹는 데 사용합니다. 나뭇잎을 소화하는 데 많은 시간이 필요하기 때문에, 긴 시간 동안 깨어 있는 것이 필요합니다. 기린은 주로 짧은 간격으로 낮잠을 자는 형태로 수면을 취합니다. 대부분의 수면은 서서 이루어지며, 이때도 몸의 긴장을 완전히 놓지 않습니다. 때로는 짧은 렘 수면을 위해 눕기도 하지만, 이 자세는 포식자의 공격에 더 취약하므로 드물게 선택합니다. 정리하자면, 기린은 진화적으로 최소한의 수면만으로 생존을 유지할 수 있는 방향으로 적응해 왔습니다. 이러한 특성은 수백만 년간의 자연 선택 과정에서 살아남을 가능성을 높이는 데 기여했을 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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닭이 먼저인가요? 달걀이 먼저인가요?
안녕하세요. '닭이 먼저인지 달걀이 먼저인가'에 대해서 영국 셰필드대와 워윅대 연구팀이 ‘닭이 먼저’라는 사실을 과학적 증명을 통해 밝혀냈다고 영국 타블로이드지 ‘더 선’이 보도한 바 있습니다. 연구팀은 수퍼컴퓨터를 통해 계란의 구조를 분석했는데요, 그리고 계란 형성과정에 ‘오보클레디딘-17(OC-17)’이라는 단백질 성분이 필수적인 역할을 한다는 것을 찾아냈습니다. 이 단백질은 닭의 난소에서 발견된 성분과 동일했습니다. 즉, 닭의 난소에서 발견된 단백질 성분이 있어야만 계란이 만들어질 수 있다는 사실을 밝혀낸 것입니다. 연구팀은 ‘OC-17’ 단백질 성분이 탄산칼슘(calcium carbonate)을 방해석 결정체(calcite crystals)로 바꿔 계란 껍데기를 만들어 주는 역할을 한다는 것을 밝혀냈습니다. 또한 더 쉽게 설명하자면 진화적으로도 달걀이 먼저입니다. 닭은 진화 과정을 통해 조류의 한 종으로 등장했는데요, 닭의 조상은 닭과는 조금 다른 유전자 구성을 가진 조류였습니다. 이 조상이 낳은 알에서, 유전적 돌연변이와 자연선택을 통해 현대 닭의 형태를 가진 개체가 부화했습니다. 따라서, 엄밀히 말하면 닭으로 진화한 첫 번째 개체는 달걀에서 태어난 것입니다. 이외에도 생물학적 메커니즘의 측면에서, 동물의 유전 정보는 수정란(달걀 안의 배아) 단계에서 이미 결정됩니다. 닭으로 진화한 첫 번째 개체는 조상 개체의 DNA에 돌연변이가 일어나 새로운 조합으로 형성된 달걀에서 나왔는데요, 이를 통해, 달걀이 닭보다 먼저 존재했다고 할 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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멘델이 유전 연구를 할 때 완두콩을 재료로 사용한 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 멘델이 유전 연구에서 완두콩(Pisum sativum)을 재료로 선택한 이유는 주로 완두콩의 생물학적 특성과 실험적 장점 때문입니다. 우선 완두콩은 멘델이 연구를 진행하기에 적합한 명확하고 뚜렷한 형질을 가지고 있었습니다. 색이 노란색과 녹색으로 뚜렷하게 구분되며, 모양은 주름지거나 둥근 형태이며, 꽃의 색깔은 보라색이거나 흰색이고, 크기는 키가 크거나 작은 등, 이처럼 대립형질이 뚜렷하기 때문에 연구하기에 적합합니다. 다음으로 완두콩은 한 세대가 몇 달 안에 끝나므로, 멘델이 여러 세대를 빠르게 연구할 수 있었습니다. 또한 완두콩은 작은 공간에서도 잘 자라며, 대량으로 재배할 수 있어 실험적 반복이 용이했습니다. 이외에도 완두콩은 일반적으로 하나의 꽃 안에서 스스로 수정이 가능해, 순종 라인을 만드는 데 적합했습니다. 이를 통해 멘델은 특정 형질이 안정적으로 유지되는 순종 개체를 확보할 수 있었습니다. 마지막으로 완두콩은 한 번에 많은 씨앗을 생산하므로, 멘델은 통계적 분석에 필요한 충분한 데이터를 얻을 수 있었습니다. 이는 멘델이 유전 비율(예: 3:1, 9:3:3:1 등)을 도출하는 데 중요한 역할을 했습니다. 정리해보자면 멘델이 완두콩을 연구 재료로 선택한 이유는, 완두콩이 명확한 형질, 자가수정 및 타가수정 가능성, 빠른 세대 주기, 재배 용이성, 대량 데이터 확보 가능성 등의 장점을 갖고 있었기 때문입니다. 이러한 특성 덕분에 멘델은 체계적이고 반복 가능한 유전 실험을 통해 유전학의 법칙을 발견할 수 있었습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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난타의 혹은 무엇으로 되어 있으며 어떤 역할을 하는지 궁금합니다.
안녕하세요.낙타의 혹은 지방 저장소와 같은 역할을 하는데요, 이는 사막의 건기때 물과 음식이 부족한 시기를 극복하고자 낙타가 스스로 진화한 생존의 수단이기도 합니다. 음식이 풍부할때 낙타는 최대한 많은 칼로리를 섭취하여 남은 칼로리와 지방을 혹을 쌓는데 사용합니다. 이후 최대로 쌓여진 낙타 혹은 음식이 부족한 시기 4~5달 정도는 음식 섭취를 하지 않더라도 낙타가 생존할 수 있는 영양분을 공급하게 됩니다. 이후 저장된 영양소를 모두 소모한 낙타의 혹은 바람 빠진 풍선처럼 쭈굴쭈굴해지고, 낙타는 다시 음식을 먹으면서 등뒤에 곳간을 채우기 시작하게 됩니다. 인간을 포함한 대부분의 포유류 동물들은 남은 영양소를 배 또는 그 주위에 저장하는데요, 인간이 살이 찌면 배부터 나오는 것이 그 이유입니다. 반면 낙타는 특이하게 따로 저장소를 만들어 배가 아닌 등에 수직으로 쌓는 특징을 가지고 있습니다. 이는 낙타는 앉을때 4개의 다리를 모두 오므려 바닥에 배를 대고 앉는 자세를 취하는데요, 낙타는 4~5개월치의 영양분을 한번에 섭취하는 특징이 있는데, 이때 배가 너무 나오면 다리가 길기 때문에 배에 압박을 받아, 차라리 영양소를 배 말고 등뒤에 저장하는 방법을 선택했다는 것입니다. 또한 다른 이유로 배나 그 주위에 영양소를 저장하게 되면, 배가 밑으로 쳐지거나 옆으로 퍼지게 되는데, 극한의 사막에서 생존하기 위해 햇빛이 몸에 닿는 면적을 최소화하기 위해 등에 혹을 쌓는 방법을 선택했다는 것입니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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단풍 색깔은 왜 나무마다 가지각색인가요?
안녕하세요. 가을철이 되어 아침, 저녁으로 선선해지면 나무는 월동준비를 위하여 나뭇잎을 떨어뜨리기 시작하는데요, 나뭇잎이 떨어지는 이유는 나뭇잎과 가지사이에 잎이 바람에 쉽게 떨어질 수 있도록 하는 떨켜층이 형성되기 때문입니다. 떨켜층이 형성되면 나뭇잎은 햇빛을 받아 만들어 낸 녹말(탄수화물)을 떨켜층 때문에 줄기로 보내지 못하고 나뭇잎 안에 계속 갖고 있게 되는데요, 이것이 계속되면 잎안에 녹말(탄수화물)이 계속 쌓이게 되고 결국 이로 인하여 엽록소는 파괴되고 대신 엽록소 때문에 보이지 않던 카로틴(Carotene), 크산토필(Xanthophyll)과 같은 색소가 나타나 나뭇잎이 노랗게 보이게 되거나 혹은 안토시아닌(Anthocyanin)이 라는 색소가 생성되어 나뭇잎의 색이 붉게 보이는 것입니다. 단풍색은 보통 붉은색, 노란색, 갈색의 3가지가 많은데요, 단풍의 색깔이 이처럼 나무종류별로 다른 것은 각각의 색소의 종류와 함유량의 차이 때문입니다. 색소에 따라 카로틴은 밝은 오렌지색, 크산토필은 노란색에서 오렌지색 계열, 안토시아닌은 핑크, 빨강, 자주빛 등의 붉은색계통으로 표현됩니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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췌장은 왜 다른 장기와 다르게 발견되기 힘든 위치에 있는건가요
안녕하세요.췌장은 인슐린과 같은 중요한 호르몬과 소화효소를 분비하는 기관으로, 손상 시 생명에 심각한 영향을 미칩니다. 이러한 중요성 때문에 복부 깊은 곳에 위치해 외부 충격으로부터 보호됩니다. 또한 췌장은 십이지장과 연결되어 소화효소를 바로 방출할 수 있는 위치에 있으며, 혈당 조절을 위해 혈관 네트워크와도 가까운 위치를 차지합니다. 이는 기능적으로 효율적인 배치입니다. 이처럼 췌장은 위장 뒤쪽, 척추에 가까운 위치에 자리잡고 있다보니 복부 앞쪽에서 관찰하려면 위, 소장, 간 같은 여러 장기들이 가려져 있어 직접 접근이 어렵습니다. 하지만 이와 같은 위치는 외부 손상으로부터 보호하고, 소화와 혈당 조절 기능을 효율적으로 수행할 수 있도록 진화된 결과라고 볼 수 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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사막에 사는 생물들은 가시나 뿔이 나 있는데, 왜 이렇게 뿔이 나 있는지 궁금합니다.
안녕하세요.사막에 사는 생물들이 가시나 뿔 같은 구조를 가지는 이유는 그들이 생존하는 데 유리한 여러 가지 역할을 하기 때문입니다. 사막은 극한의 환경으로, 생물들은 생존과 번식을 위해 이러한 독특한 적응을 발전시켜 왔습니다. 선인장은 몸통이 전부 가시로 뒤덮여 있는데요, 이러한 가시는 사실 선인장의 잎이 변형된 형태입니다. 아무래도 사막은 고온건조한 환경으로 수분이 충분하지 않기 때문에 식물이던, 동물이던 물 없이는 생명을 유지하기가 어렵습니다. 만일 선인장이 보통의 식물과 같이 넓은 잎을 가지고 있었더라면 햇빛으로 인해 많은 양의 수분이 증발하고 말았을 것입니다. 이는 선인장의 생존에 상당히 큰 위협이 될 수 있기 때문에 선인장은 잎이 가시 형태로 변형된 것이라고 할 수 있습니다. 또한 이러한 가시의 형태는 다른 동물들로부터 자신을 보호해주는 역할을 수행하기도 합니다. 동물의 경우 뿔과 가시는 포식자로부터 자신을 보호하는 무기로 사용됩니다. 뿔은 동물이 더 크고 위협적으로 보이게 하고, 직접적으로 물리적 방어 수단이 됩니다. 정리하자면 사막에서는 극한의 온도 변화와 물 부족이 주요 생존 도전 과제입니다. 가시나 뿔은 생물들이 이런 환경에서 물 보존, 포식자 방어, 체온 조절 등의 문제를 해결하도록 돕습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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물고기도 뇌가 있는지 궁금합니다.알고
안녕하세요. 인간의 경우에 뜨거운 물체를 잘못 만지면 반사적으로 손을 빼는데요, 이처럼 통증을 느끼려면 통각 수용체에 입력된 정보가 두뇌 중추에 전달되어야 하고, 이때 아픔을 느끼게 됩니다. 물고기에게도 입과 머리 등에 통각 수용체가 있지만 포유류 같은 뇌는 없는데요, 물고기가 고통을 느끼지 못한다고 주장하는 학자들은 물고기는 고통을 경험할 만큼 복잡한 뇌 구조(신피질)가 없기 때문에 고통을 느낄 수 없다고 주장합니다. 하지만 물고기의 행동, 해부구조, 생리 분야에서 그동안 이뤄진 연구를 보면 학계 대부분은 이미 “물고기도 고통을 느낀다”고 결론을 내렸는데요, 물고기가 대뇌의 신피질은 없어도 뇌의 다른 부위를 통해 고통을 느낀다는 것을 보여주는 일련의 실험 결과가 뒷받침하며, 동물행동학자 조너선 밸컴은 <물고기는 알고 있다>에서 “신경해부학적 근거가 불충분하다는 이유로 물고기의 통증 인식을 인정하지 않는 것은 지느러미가 없다는 이유로 인간의 수영 능력을 부인하는 것이나 마찬가지”라며 “물고기는 포유류의 신피질에 해당하는 뇌 영역인 겉질을 통해 학습, 기억, 개체 인식, 놀이, 도구 사용, 협동, 계산 기능을 수행한다”고 말한 바 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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원숭이류는 인간과 DNA와 비슷하다고
안녕하세요. 사람은 흔히 포유동물이라고 알려져 있는데요, 보다 정확히는 포유강이라고 할 수 있습니다. 강 아래 개념은 목으로 사람은 포유강의 한 목인 영장목에 속하는데요, 영장류가 바로 이 영장목을 가리키는 말입니다. 영장목에는 원숭이와 인류가 포함되며, 다시 분류학상으로 보면 사람은 영장목 중에서도 인간상과(Hominoidea)에 해당합니다. 통상적으로 유인원이라고 불리는 이 과엔 사람 외에도 긴팔원숭이, 침팬지, 고릴라, 오랑우탄 등이 있으며, 이 중에서도 인간과 가장 가까운 동물은 바로 침팬지로 DNA의 98% 전후를 공유한다고 알려져 있습니다. 진화는 환경적 압력과 자연선택에 의해 이루어지기 때문에, 특정 동물이 인간처럼 진화하려면 인간과 유사한 환경에서 살아남아야 하는 상황이 반복적으로 발생해야 합니다. 그러나 침팬지나 보노보 같은 유인원이 인간과 같은 방향으로 진화할 가능성은 낮습니다. 우선 인간의 진화는 두 발 걷기와 도구 사용, 뇌의 크기 증가 같은 독특한 환경적 필요성에서 비롯되었습니다.침팬지 등은 이미 자신의 서식지와 생활 방식에 매우 잘 적응하고 있어, 인간처럼 진화할 필요성이 없습니다. 또한 인간과 침팬지가 분기된 지 약 700만 년이 지났는데요, 진화는 수백만 년에 걸쳐 점진적으로 이루어지기 때문에, 유사한 진화를 하려면 매우 오랜 시간이 필요합니다. 침팬지와 같은 유인원은 인간의 영향을 크게 받으며, 서식지가 파괴되거나 인간과의 접촉으로 인해 자연선택이 인간과 다르게 작용할 수 있습니다. 유전공학 기술이 발전하면서, 이론적으로는 유전자를 조작해 침팬지 같은 동물들을 인간처럼 진화시키는 것이 가능할 수도 있습니다. 하지만 이는 윤리적 문제와 생물학적 복잡성 때문에 실제로 이루어질 가능성은 희박합니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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대머리 독수리들은 원래 그모습이아니라고
안녕하세요. 대머리독수리가 오늘날의 형태가 된 것에 대해서는 크게 2가지 학설이 존재하는데요, 첫 번째로, 다윈에 의하면 대머리독수리의 머리가 벗어진 이유는 세포 감염을 막기 위해서라고 합니다. 그 이유는 독수리가 동물의 사체에 머리를 처박으며 살과 내장을 쪼아 먹는데요, 이때 머리에 털이 있으면 피나 고기가 털에 들러붙어 세균이 번식할 가능성이 크기 때문입니다. 그러기 때문에 자연스럽게 털이 없으며, 또한 털이 없는 머리가 햇빛을 직접 표면으로 받을 수 있어 태양광선에 의한 살균이 가능해 말끔히 소독되기 때문입니다. 하지만 위의 다윈의 설명에 이의를 제기한 학자들도 많은데요, 그중에 가장 신빙성 있는 주장으로 체온조절을 위해 머리가 벗어졌다는 것입니다. 이에 따르면 대머리독수리의 벗어진 머리 부분에는 혈관이 모여있다고 하는데요, 그래서 온몸을 돌던 피가 이곳에서 열을 내보내며, 그렇게 식은 피가 다시 몸속 구석구석을 돌면서 체온이 올라가는 것을 막아주는 것입니다. 현재에 알려진 것은 넓은 해발고도별 기온 변화에 적응하고 질병에 노출되는 것을 방지하기 위해 머리 깃털이 빠진 모습으로 진화해 왔다는 것이 정설로 받아들여지고 있습니다.
학문 / 생물·생명
24.11.23
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